Drône quadricoptère
Durant ma thèse, j’ai découvert ces engins volants et je me suis dit wow…
Comme le montre la photo, j’ai tenté l’expérience d’en construire un. La conception mécanique d’un quadricoptère n’est pas très compliquée: 4 branches formant une croix avec un moteur (plus une hélice) à chaque bout.
Si la conception est simple, le plus difficile reste d’obtenir quelque chose de très léger. En effet, ce genre d’engin n’est pas vraiment approprié pour soulever de lourdes charges. C’est pour cela que la majorité des quadricoptères sont équipés de moteurs brushless et de tubes (ou plaques) de carbone à tout va. Malheureusement, ce matériel n’est pas donné ce qui implique un gros budget. N’ayant pas ce budget lorsque j’ai commencé ce projet, j’ai cherché à faire autrement.
Comme d’habitude, je me suis dit qu’il fallait commencer par le plus simple, soit:
- Une platine centrale en epoxy (que l’on trouve dans tout bon magasin d’électronique)
- Des branches en profilé alu ou tube carbone
- Motorisation par des moteurs à courant continu de modélisme
Vous pouvez voir le résultat et la méthode employée sur le diaporama ci-dessous.
Platine électronique
La platine électronique n’a pas été simple à concevoir. La première difficulté a été de trouver un microcontrôleur capable de gérer les 4 moteurs, une liaison série, des entrées analogiques et plusieurs I/O.
Quand j’ai étudié ce projet, il n’y avait pas des masses de choix et surtout je n’avais pas de matériel de développement. Dans mes recherches sur Internet, j’ai découvert le module ROVIN qui correspondait parfaitement aux exigences (programmation par un câble USB<->série, IDE de développement). Malheureusement, ce module c’est avéré être une grande déception:
Malgré un bon processeur, les temps d’accès aux I/O sont mauvais, l’IDE pas terrible (même pas de coloration syntaxique) et la liaison USB très capricieuse.
Après quelques essais de programmation, le module est tout simplement tombé en panne (la cause étant un mystère).
Un peu furieux d’avoir investi dans du mauvais matériel, la partie électronique est restée en stand-by jusqu’à ce que je trouve et possède le matériel adéquat pour continuer.
Malgré ces petits déboires, le reste de la platine est opérationnelle et possède les caractéristiques suivantes:
- 3 gyroscopes pour la stabilisation
- 4 Mosfets pour piloter les moteurs. Une protection a été ajoutée pour éviter que les moteurs ne tournent si le microcontrôleur est absent
- Un récepteur série HF en 433MHz: Je n’étais pas très chaud pour utiliser une radio-commande de modélisme. Ce système laisse plus de liberté sur le choix de l’émetteur
- Une alimentation à découpage stabilisée: les moteurs provoquant beaucoup de parasites, une bonne alimentation est nécessaire.
Essais
Vu que le micro-contrôleur a grillé, je n’ai pas pu faire tous les tests que je souhaitais. Cependant, j’ai pu tester la portance à vide et vérifier si la puissance était suffisante: Il s’avère qu’à pleine puissance (avec une batterie de 7.2V) l’hélico supporte à peine son poids. Pour améliorer le comportement, j’ai identifié différentes possibilités:
- Diminuer le poids de la structure: Un effort peut être fait en remplaçant les tubes alu par des tubes carbonnes
- Suralimenter légèrement les moteurs
- Augmenter le pas ou la taille des hélices: ce sont déjà des 10X4.7, la marge de manœuvre est donc assez faible.
En passant sur une batterie LiPo de 11.4V et en allégeant la structure, j’ai bon espoir que cela suffise.